KR101283115B1 - 커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 커넥터는, 몸체; 및 상기 몸체 내에 수용되는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 몸체의 내부 및 외부를 이동가능하게 구비된다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은, 다수 개의 태양전지 모듈들; 상기 태양전지 모듈을 연결하는 케이블; 및 상기 케이블의 끝단에 위치하는 커텍터를 포함하고, 상기 커텍터는 몸체; 상기 몸체 내에 수용되는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 몸체의 내부 및 외부를 이동가능하게 구비된다.
다른 실시예예 따른 태양전지 모듈은, 제1 케이블 및 제1 커넥터를 포함하는 제1 태양전지 모듈; 및 제2 케이블 및 제2 커넥터를 포함하는 제2 태양전지 모듈을 포함하고, 상기 제1 커넥터는 제1 몸체, 상기 제1 몸체 내에 수용되는 제1 연결부, 제1 고정부, 상기 제1 연결부에 위치하는 제11 홈 및 제12 홈을 포함하고, 상기 제2 커넥터는 제2 몸체, 상기 제2 몸체 내에 수용되는 제2 연결부, 제2 고정부, 상기 제2 연결부에 위치하는 제21 홈 및 제22 홈을 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 제1 몸체의 내부 및 상기 제2 몸체의 내부에 위치하며, 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터가 연결된다.

Description

커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈{CONNECTOR AND SOLAR CELL MODULE COMPRISING THE SAME}
본 기재는 커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
광전 변환 효과를 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 모듈은 지구 환경의 보전에 기여하는 무공해 에너지를 얻는 수단으로 널리 사용되고 있다.
태양 전지의 광전 변환 효율이 개선됨에 따라, 태양광 발전 모듈을 구비한 많은 태양광 발전 시스템이 주거 용도로까지 설치되기에 이르렀다.
일광으로부터 전력을 발생시키는 태양 전지를 구비하는 태양광 발전 모듈로부터 발생된 전력을 외부로 출력시키기 위해, 양 전극 및 음 전극의 기능을 하는 전도체들이 태양광 발전 모듈에 배치되며, 전류를 외부로 출력시키기 위한 케이블이 연결되는 접속 단자들로서, 전도체들의 단부들이 광기전성 모듈의 외부로 꺼내어진다.
건축물의 투명유리를 대체하여 사용되는 BIPV(Building Integrated Photovoltaic System) 모듈의 경우, 태양전지 모듈끼리의 연결을 위해 케이블이 구비되는데, 이러한 케이블을 연결하기 위해 양극 및 음극에 따라 암수 커넥터가 구분되어 있다. 그러나, 상기 암수 커넥터와 양극 및 음극의 태양전지 모듈의 매치가 회사별로 다르다. 또한, 다수의 태양전지 모듈이 종합된 어레이(array)간 연결 시, 암-암 또는 수-수 의 연결이 문제가 된다.
실시예는 신뢰성이 향성된 커넥터 및 태양전지 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 커넥터는, 몸체; 및 상기 몸체 내에 수용되는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 몸체의 내부 및 외부를 이동가능하게 구비된다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은, 다수 개의 태양전지 모듈들; 상기 태양전지 모듈을 연결하는 케이블; 및 상기 케이블의 끝단에 위치하는 커텍터를 포함하고, 상기 커텍터는 몸체; 상기 몸체 내에 수용되는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 몸체의 내부 및 외부를 이동가능하게 구비된다.
다른 실시예예 따른 태양전지 모듈은, 제1 케이블 및 제1 커넥터를 포함하는 제1 태양전지 모듈; 및 제2 케이블 및 제2 커넥터를 포함하는 제2 태양전지 모듈을 포함하고, 상기 제1 커넥터는 제1 몸체, 상기 제1 몸체 내에 수용되는 제1 연결부, 제1 고정부, 상기 제1 연결부에 위치하는 제11 홈 및 제12 홈을 포함하고, 상기 제2 커넥터는 제2 몸체, 상기 제2 몸체 내에 수용되는 제2 연결부, 제2 고정부, 상기 제2 연결부에 위치하는 제21 홈 및 제22 홈을 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 제1 몸체의 내부 및 상기 제2 몸체의 내부에 위치하며, 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터가 연결된다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 커넥터를 포함한다. 상기 커넥터는 몸체 및 상기 몸체 내에 수용되는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 몸체의 내부 및 외부를 이동가능하게 구비된다. 상기 커넥터를 통해 암수 커넥터를 따로 구분할 필요가 없다. 즉, 상기 커넥터는 암수 변환이 가능하기 때문에, 태양전지 모듈 어레이의 양 끝 제품에 적용할 수 있다. 즉, 태양전지 모듈 어레이의 양 끝 제품이 양극-양극 또는 음극-음극으로 동일하더라도 별도의 공정 없이 쉽게 연결할 수 있다.
종래에는, 이러한 태양전지 모듈 어레이의 양 끝 제품을 연결하기 위해 케이블의 끝단을 끊은 후 재결합하는 추가적인 공정이 필요하였다. 본 실시예에서는 이러한 수작업 마감이 필요 없게 되고, 미관 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 1은 실시예예 따른 태양전지 모듈의 어레이(array)를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A를 확대하여 도시한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 실시예에 따른 커텍터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈을 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예예 따른 태양전지 모듈의 어레이(array)를 도시한 도면이다. 도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 A를 확대하여 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 다수개의 태양전지 모듈들(10, 20), 케이블(12, 22) 및 커넥터(100, 102)를 포함한다.
상기 태양전지 모듈(10)은 프레임(1), 태양전지 패널(2), 보호기판(3) 및 완충 시트(4)를 포함한다.
상기 프레임(1)은 상기 태양전지 패널(2) 외측에 배치된다. 상기 프레임(1)은 상기 태양전지 패널(2), 상기 보호기판(3) 및 상기 완충 시트(4)를 수용한다. 더 자세하게, 상기 프레임(1)은 상기 태양전지 패널(2)의 측면을 둘러쌀 수 있다.
상기 프레임(1)은 예를 들어, 금속 프레임(1)일 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임(1)은 알루미늄, 스테인레스 스틸, 철 또는 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 태양전지 패널(2)은 상기 프레임(1) 내측에 배치된다. 상기 태양전지 패널(2)은 플레이트 형상을 가지며, 다수 개의 태양전지들(6)을 포함한다.
상기 태양전지들(6)은 예를 들어, CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 연료감응 계열 태양전지, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 태양전지일 수 있다.
또한, 상기 태양전지들(6)은 유리기판 등과 같은 투명한 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 태양전지들(6)은 스트라이프(stripe) 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 태양전지들(6)은 매트릭스(matrix) 형태 등 다양한 형태로 배치될 수 있다.
한편, 버스 바(5)는 상기 태양전지 패널(2) 상에 배치된다. 상기 버스 바(5)는 상기 태양전지들(6) 중 둘의 상면에 접촉하고, 상기 태양전지들(6)과 전기적으로 연결된다.
예를 들어, 상기 버스 바(5)는 제 1 버스 바 및 제 2 버스 바를 포함한다.
상기 제 1 버스 바는 상기 태양전지들(6) 중에 한쪽 끝의 태양전지의 상면과 접촉하고, 상기 제 2 버스 바는 상기 태양전지들(6) 중 다른 쪽 끝의 태양전지의 상면과 접촉한다.
상기 버스 바(5)는 도전체이며, 상기 버스 바(5)로 사용되는 물질의 예로서는 구리 등을 들 수 있다.
상기 보호기판(3)은 상기 태양전지 패널(2) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 보호기판(3)은 상기 태양전지 패널(2)에 대향되어 배치된다.
상기 보호기판(3)은 투명하며, 높은 강도를 가진다. 상기 보호기판(3)으로 사용되는 물질의 예로서는 강화 유리 등을 들 수 있다.
상기 완충 시트(4)는 상기 보호기판(3) 및 상기 태양전지 패널(2) 사이에 개재된다. 상기 완충 시트(4)는 상기 태양전지 패널(2)을 외부의 물리적인 충격으로부터 보호한다. 또한, 상기 완충 시트(4)는 상기 보호기판(3) 및 상기 태양전지 패널(2) 사이의 충돌을 방지한다.
상기 완충 시트(4)는 상기 태양전지 패널(2)에 보다 많은 광이 입사되도록 반사 방지 기능을 수행할 수 있다.
상기 완충 시트(4)로 사용되는 물질의 예로서는 에틸렌비닐아세테이트 수지(ethylenevinylacetate resin;EVA resin) 등을 들 수 있다.
상기 보호기판(3) 및 상기 완충 시트(4)는 상기 프레임(1) 내측에 배치된다. 더 자세하게, 상기 태양전지 패널(2), 상기 보호기판(3) 및 상기 완충 시트(4)의 측면은 상기 프레임(1)에 삽입되어 고정된다.
상기 케이블(12, 22)은 접속부재(도시하지 않음, 이하 동일) 및 상기 버스 바(5)를 통하여, 상기 태양전지 패널(2)과 전기적으로 접속된다. 즉, 상기 케이블(12, 22)은 상기 태양전지 패널(2)로부터 생성된 전기에너지를 정류 장치 및/또는 축전 장치 등에 전달한다.
또한, 상기 케이블(12, 22)은 인접하는 태양전지 모듈과 연결될 수 있다. 즉, 다수 개의 태양전지 모듈이 서로 케이블에 의해서 연결될 수 있다.
상기 접속부재는 상기 버스 바(5) 및 상기 케이블(12, 22)을 연결한다. 즉, 상기 버스 바(5)는 상기 접속부재의 한쪽 끝에 연결되고, 상기 케이블(12, 22)은 상기 접속부재의 다른 쪽 끝에 연결된다. 상기 접속부재는 도전체 및 절연체를 포함하고 바이패스 다이오드(Bypass Diode)를 포함할 수 있다.
상기 버스 바(5) 및 상기 케이블(12, 22)은 상기 접속부재에 솔더 페이스트 등에 의해서 접속될 수 있다.
이러한 태양전지 모듈이 다수 개로 구비될 수 있다.
상기 커넥터(100, 102)는 상기 케이블(12, 22)의 끝단에 위치할 수 있다. 상기 커넥터(100, 102)는 몸체(110, 112), 연결부(120, 122), 이동부(130, 132) 및 고정부(140, 142)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(110, 112)는 상기 연결부(120, 122), 이동부(130, 132) 및 고정부(140, 142)를 수용할 수 있다.
상기 연결부(120, 122)는 상기 몸체(110, 112) 내에 수용될 수 있다. 상기 연결부(120, 122)는 상기 몸체(110, 112)의 내부 및 외부를 이동가능하게 구비된다. 즉, 상기 연결부(120, 122)가 상기 몸체(110, 112) 내에 수용될 수도 있고, 상기 연결부(120, 122)의 일부가 상기 몸체(110, 112)의 외부로 이동할 수 있다. 상기 연결부(120, 122)는 동일 평면 상에서 이동가능하게 구비된다.
상기 연결부(120, 122)는 홈(120a, 120b, 122a, 122b)을 포함한다. 상기 홈(120a, 120b, 122a, 122b)은 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 홈(120a, 120b, 122a, 122b)은 두 개로 구비될 수 있다. 상기 연결부(120, 122)가 상기 몸체(110, 112)의 외부로 이동했을 경우, 상기 홈(120a, 120b, 122a, 122b) 내에 상기 고정부(140, 142)가 위치하여 상기 연결부(120, 122)를 고정시킬 수 있다. 따라서, 상기 홈(120a, 120b, 122a, 122b)은 상기 고정부(140, 142)와 대응되는 모양을 가질 수 있다. 즉, 상기 홈(120a, 120b, 122a, 122b)은 리세스 형상이고, 상기 고정부(140, 142)는 돌출된 형상을 가짐으로써, 상기 홈(120a, 120b, 122a, 122b) 및 상기 고정부(140, 142)가 서로 끼워질 수 있다.
상기 이동부(130, 132)는 상기 연결부(120, 122)에 연결될 수 있다. 상기 이동부(130, 132)는 상기 연결부(120, 122)를 이동시킨다. 상기 이동부(130, 132)는 스프링을 포함할 수 있다. 상기 스프링이 압축되거나 탄성 변형됨으로써, 상기 연결부(120, 122)를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 스프링이 압축될 경우, 상기 연결부(120, 122)는 상기 몸체(110, 112) 내에 위치할 수 있다. 또한, 상기 스프링이 탄성 변형될 경우, 상기 연결부(120, 122)의 일부가 상기 몸체(110, 112)의 외부에 위치할 수 있다. 즉, 상기 연결부(120, 122)의 일부가 상기 몸체(110, 112)의 외부로 빠져나올 수 있다.
상기 연결부(120, 122) 자체에 전산 와이어가 연결된다. 따라서, 상기 연결부(120, 122)에 전류가 흐를 수 있다.
이하, 상기 태양전지 모듈끼리 상기 케이블(12, 22)을 통해 연결되었을 때의 구조를 보다 상세하게 설명한다.
태양전지 모듈은 제1 태양전지 모듈(10) 및 제2 태양전지 모듈(20)을 포함할 수 있다.
상기 제1 태양전지 모듈(10)은 제1 케이블(12, 22) 및 제1 커넥터(100)를 포함한다. 상기 제1 커넥터(100)는 제1 몸체(110), 상기 제1 몸체(110) 내에 수용되는 제1 연결부(120), 제1 고정부(140), 상기 제1 연결부(120)에 위치하는 제11 홈(120a) 및 제12 홈(120b)을 포함할 수 있다.
상기 제2 태양전지 모듈(20)은 제2 케이블(12, 22) 및 제2 커넥터(102)를 포함한다. 상기 제2 커넥터(102)는 제2 몸체(112), 상기 제2 몸체(112) 내에 수용되는 제2 연결부(122), 제2 고정부(142), 상기 제2 연결부(122)에 위치하는 제21 홈(122a) 및 제22 홈(122b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 태양전지 모듈(10) 및 상기 제2 태양전지 모듈(20)이 연결되기 위해, 상기 제1 커넥터(100) 및 상기 제2 커넥터(102)가 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 연결부(120)의 일부가 상기 제1 몸체(110)의 외부로 노출될 수 있고, 이러한 노출된 제1 연결부(120)는 상기 제2 몸체(112)의 내부로 끼워짐으로써, 상기 제1 커넥터(100) 및 상기 제2 커넥터(102)가 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 연결부(120)는 상기 제1 몸체(110)의 내부 및 상기 제2 몸체(112)의 내부에 위치할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 연결부(120)의 상기 제12 홈(120b)에 상기 제2 고정부(142)가 위치함으로써, 상기 제1 연결부(120)가 상기 제2 몸체(112)의 내부에서 안정적으로 위치할 수 있다. 또한, 상기 제1 연결부(120)의 상기 제11 홈(120a) 에 상기 제1 고정부(140)가 위치함으로써, 보다 안정적으로 연결할 수 있다. 이때, 상기 제1 연결부(120)를 이동시키는 상기 제1 이동부(130)의 스프링은 탄성 변형될 수 있다. 또한, 상기 제2 연결부(122)는 상기 제2 몸체(112) 내부에 위치하도록 하기 위해, 상기 제2 이동부(132)의 스프링은 압축된 상태일 수 있다.
상기 제1 커넥터(100) 및 상기 제2 커넥터(102)를 통해 암수 커넥터(100, 102)를 따로 구분할 필요가 없다. 즉, 상기 커넥터(100, 102)는 암수 변환이 가능하기 때문에, 태양전지 모듈 어레이의 양 끝 제품에 적용할 수 있다. 즉, 태양전지 모듈 어레이의 양 끝 제품이 양극-양극 또는 음극-음극으로 동일하더라도 별도의 공정 없이 쉽게 연결할 수 있다.
종래에는, 이러한 태양전지 모듈 어레이의 양 끝 제품을 연결하기 위해 케이블의 끝단을 끊은 후 재결합하는 추가적인 공정이 필요하였다. 본 실시예에서는 이러한 수작업 마감이 필요 없게 되고, 미관 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

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  12. 제1 케이블 및 제1 커넥터를 포함하는 제1 태양전지 모듈; 및
    제2 케이블 및 제2 커넥터를 포함하는 제2 태양전지 모듈을 포함하고,
    상기 제1 커넥터는 제1 몸체, 상기 제1 몸체 내에 수용되는 제1 연결부, 제1 고정부, 상기 제1 연결부에 위치하는 제11 홈 및 제12 홈을 포함하고,
    상기 제2 커넥터는 제2 몸체, 상기 제2 몸체 내에 수용되는 제2 연결부, 제2 고정부, 상기 제2 연결부에 위치하는 제21 홈 및 제22 홈을 포함하고,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 몸체의 내부 및 상기 제2 몸체의 내부에 위치하며, 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터가 연결되는 태양전지 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연결부의 상기 제12 홈에 상기 제2 고정부가 위치하는 태양전지 모듈.
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